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500 米矿井自由落石:听到回声的总时间
石子从矿井口自由落下,矿井深 500 米,空气中的声速为 340 米/秒(g 取 10 米/秒²),求从放手到听见落水回声的总时间。
直接答案
总时间 ≈ 11.4706 秒(下落 10 秒 + 声音传回 1.4706 秒)
分步解答
- t₁ = √(2h/g) = √(2×500/10) = 10石头自由落体到井底的时间
- t₂ = h/v声 = 500/340 = 1.4706声音从井底传回井口的时间
- t = t₁ + t₂ = 11.4706 秒总时间 = 下落时间 + 声音传回时间
为什么这样做
石子沿矿井自由落体下落,落水声以 340 米/秒匀速传回井口;两段路程都等于 500 米,总时间是下落时间与声音传播时间之和。
常见错误
- 整段时间都用自由落体公式计算。
- 认为声音瞬间传回井口,只回答石子下落的时间。